CN216483952U - 一种近海岸航天发动机试车台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种近海岸航天发动机试车台，设置于铺设在近海砂石的碎石层上。包括：设置于碎石层的混凝土堤和半潜式平台，半潜式平台的一侧靠近混凝土堤设置，相对的另一侧朝向海水设置。半潜式平台包括潜入海水设置的下部和露出海水设置的上部。半潜式平台上部的平台甲板至少设置推进剂储罐、发动机安装支架、以及至少一条用于转移发动机的轨道。轨道由海岸朝向海水铺设于平台甲板中间位置，推进剂储罐设置于轨道附近，用于为设置于轨道的发动机提供推进剂。安装于发动机安装支架的发动机沿轨道移动到试车位后，发动机的喷管朝向海水设置，不需要建设导流槽结构，保证试车过程中产生的高温燃气可以直接喷向海水。

Description

一种近海岸航天发动机试车台

技术领域

本实用新型涉及航天发动机试车技术领域，具体为一种近海岸航天发动机试车台。

背景技术

近年来，液体航天发动机的吨位等级逐步提升，发动机试车需求激增。由于大推力发动机试车过程产生的噪音问题，导致在陆上建设发动机试车台选址非常困难。随着国家大力开发海洋资源和军民融合发展战略实施，我国山东省、浙江省等地利用地理区位优势，大力推动海上火箭发射设备研制工作，企图利用近海岛礁资源建设火箭发射基地，用于海上火箭发射。

为有效利用近海岛礁地理资源优势、降低试车台建设的投资成本，亟需提出一种建设于近海岸的航天发动机试车台。

实用新型内容

在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。

本实用新型提供的一种近海岸航天发动机试车台，设置于铺设在近海砂石的碎石层上，包括设置于碎石层的混凝土堤和半潜式平台；所述半潜式平台的一侧靠近所述混凝土堤设置，相对的另一侧朝向海水设置；所述半潜式平台包括潜入海水设置的下部和露出海水设置的上部；所述半潜式平台上部的平台甲板至少设置推进剂储罐、发动机安装支架、以及至少一条用于转移发动机的轨道；所述轨道由海岸朝向海水铺设于所述平台甲板中间位置；所述推进剂储罐设置于所述轨道附近，用于为设置于所述轨道的发动机提供推进剂。安装于所述发动机安装支架的发动机沿所述轨道移动到试车位后，发动机的喷管朝向海水设置，保证试车过程中产生的高温燃气直接喷向海水。

在一个实施例中，所述轨道包括由海岸朝向海水铺设于所述平台甲板中间位置的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道与所述第二轨道平行设置；所述推进剂储罐设置于所述第一轨道与所述第二轨道附近，用于为设置于所述第一轨道和所述第二轨道的发动机提供推进剂。

在一个实施例中，所述推进剂储罐包括卧式燃料储罐和立式燃料储罐；在所述第一轨道和所述第二轨道远离试车位的一端设置卧式燃料储罐，作为液体推进剂短期存储使用，同时在所述第一轨道与所述第二轨道的外侧设置立式燃料储罐，作为液体推进剂在试车过程中的存储使用。

在上述实施例中，各轨道之间至少间隔6米，以避免各发动机同时试车时互相干扰。

在一个实施例中，所述发动机安装支架可移动地设置于各轨道。

在一个实施例中，所述半潜式平台下部设有用于蓄水的浮箱；向所述浮箱内蓄水以增加所述半潜式平台的重力，进而增加与碎石层的摩擦力。

在一个实施例中，所述半潜式平台通过固定锚设置于碎石层，且所述浮箱与碎石层接触的部分还设有防滑层，保证发动机试车时所述半潜式平台稳定地设置于碎石层。

在一个实施例中，所述半潜式平台为“凹”字型结构，且具有内凹特征的一侧朝向大海，相对的另一侧贴近所述混凝土堤设置；在所述“凹字形”半潜式平台的两个向外延伸的位置分别设有避雷塔和停机坪，在靠近所述混凝土堤的位置设有测控设备间。

在一个实施例中，所述轨道铺设于所述“凹字形”半潜式平台的中间位置，在所述轨道长度方向上的一端靠近所述混凝土堤，另一端靠近海水设置于所述“凹字形”半潜式平台的内凹位置；在所述轨道附近靠近所述混凝土堤的位置设置所述推进剂储罐。

在一个实施例中，所述半潜式平台还具有在需要移动位置时为其提供动力的动力系统；所述半潜式平台的平台甲板上还设有用于为发动机降温的喷水设施；所述喷水设施的抽水机构设置于海水内，喷水机构设置于发动机试车位附近。

本实用新型的近海岸航天发动机试车台，填补了目前海上发动机热试车设备研制的技术空白，解决了陆上发动机试车过程噪声大、选址难、基建投资大的问题。

本实用新型的近海岸航天发动机试车台有效利用岛礁地理优势和海域噪音易扩散等特点，可以满足两台甚至更多的发动机同时进行点火试车，明显降低了试车台制造成本，同时也提升了发动机试车的效率。

本实用新型通过将半潜式平台蓄水沉入近海区域的海床上，可以有效利用附近岛礁等地理资源优势，利用海水对发动机喷出的高温燃气进行降温，可以降低初期投资成本。相比于陆上试车台方案，本实用新型的近海岸航天发动机试车台不需要建设导流槽结构，大大降低了基建投资。同时，设计了发动机及安装支架可以移动，满足试车前后和试车过程的工作需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台与近海岸和海水之间的位置关系图；

图2是本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台的第一俯视图；

图3是本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台的第二俯视图；

图4是本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台的立体图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

参见图1和图2，本实用新型提供的一种近海岸航天发动机试车台，设置于铺设在近海砂石100的碎石层200上，包括设置于碎石层200的混凝土堤1和半潜式平台2，混凝土堤1靠近海岸边的岛礁400设置。半潜式平台2的一侧靠近混凝土堤1设置，相对的另一侧朝向海水300设置。至少保证半潜式平台2的一侧朝向海水300。半潜式平台2包括潜入海水300设置的下部和露出海水300设置的上部，保证即使是在平时涨潮的情况下，半潜式平台2的上部至少部分不会被海水300淹没。半潜式平台2上部的平台甲板21至少设置推进剂储罐3、发动机安装支架4、以及至少一条用于转移发动机500的轨道5。轨道5由海岸朝向海水铺设于平台甲板21的中间位置，保证发动机500设置于试车位时(图2中的位置)喷管直接朝向海水300。推进剂储罐3设置于轨道5附近，用于为设置于轨道5的发动机500提供推进剂，以及用于短期储存推进剂。

安装于发动机安装支架4的发动机500沿轨道5移动到试车位后，发动机的喷管朝向海水设置，保证试车过程中产生的高温燃气直接喷向海水。利用本实用新型实施例的试车台进行点火试车的发动机，可以是使用绿色无污染燃料的液氧甲烷发动机，也可以是使用其他绿色污染燃料的其他发动机。试车过程发动机尾流直接喷射至海平面，不需要设计建设导流槽结构，从而可以大幅度减少试车台的建造成本。

当利用本实用新型的试车台进行试车时，可以先在半潜式平台的甲板中央(也是轨道中间位置)完成发动机与安装支架的组装固定，再利用滑轨将发动机安装支架与发动机一同滑动至发射位并固定后进行点火试车。

本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台，填补了海上发动机热试车设备研制的技术空白，利用近海岛礁地理资源优势，在岛礁岸边进行简单的土建施工，将发动机安装支架、推进剂储罐以及至少一条轨道集成设置在半潜式平台的平台甲板上，使其满足海上试车需求。

由于航天发动机试车过程既要模拟液体推进剂储罐与发动机之间的相对位置关系，又要求精确测量发动机推力。本方案提出在近海海域的砂石上铺设碎石层、半潜式平台注水后沉入海底、液体推进剂罐组、发动机安装架、发动机以及测控设备间集成在平台甲板上的总体解决思路，可以有效利用岛礁地理优势和海域噪音易扩散特点，完成海上试车台的实现与应用。

参见图2，在一个实施例中，轨道包括由海岸朝向海水铺设于平台甲板21中间位置的第一轨道51和第二轨道52，两条轨道的试车位靠近海水设置于平台甲板21。第一轨道51与第二轨道52平行间隔设置，从而可以更好的隔绝两者同时点火试车时产生的干扰和影响。推进剂储罐3设置于第一轨道51与第二轨道52附近，用于为设置于第一轨道51和第二轨道52的发动机提供推进剂。需要注意的是，给第一轨道51提供推进剂的储罐与给第二轨道52提供推进剂的储罐为不同的储罐，从而可以独立控制两台发动机的点火与结束，更加方便安全。

进一步地，为保证本实用新型实施例的试车台的工作稳定性，两条轨道可承载的推力相同，设置于两条轨道同时进行点火试车的发动机推力也相同。利用设置于试车台中间的两条平行的轨道，作为发动机安装、检查、拆装的区域，便于完成发动机试车前的准备工作和发动机试车后的拆卸工作。

本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台，考虑到发动机试车需求和推力等级，设计了两组同等推力的发动机试车区域，可以同时完成两台同等推力发动机的点火试车，充分的利用了试车台的空间，提升了试车效率，也降低了试车台的建设成本。

同时参见图2和图3，在上述实施例中，推进剂储罐3包括卧式燃料储罐32和立式燃料储罐316。通常在第一轨道51和第二轨道52远离试车位的一端设置卧式燃料储罐32，作为液体推进剂短期存储使用。同时在第一轨道51与第二轨道52的外侧分别设置立式燃料储罐31，作为液体推进剂在试车过程中的存储使用。立式燃料储罐31包括：给安装于第一轨道发射位的发动机提供推进剂的立式燃料储罐311，和给安装于第二轨道发射位的发动机提供推进剂的立式燃料储罐312。立式燃料储罐311设置于第一轨道51远离第二轨道52的一侧，立式燃料储罐312设置于第二轨道52远离第一轨道51的一侧。两个立式燃料储罐独立工作、互不干扰，独立向相应的发动机提供推进剂。

本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台，通过在平台甲板的适当位置设置可以短期存储推进剂的卧式燃料储罐和实时为发动机提供推进剂的立式燃料储罐。当同时设置两条或者两条以上的轨道时，每条轨道旁边都独立设置相应的立式燃料储罐，从而可以保证多台发动机通过独立的立式燃料储罐供应推进剂后同时进行点火试车，提高了试车效率的同时也明显降低了多台发动机同时试车的风险。

为了进一步降低两台及以上的发动机同时试车的风险，可以将各轨道之间的间隔至少设置6米，可以有效避免各发动机同时试车时互相干扰。例如，用于承载两台大推力(80吨推力)发动机进行试车的两条轨道之间的间隔可以设置为6.5米至7米之间。

在一个实施例中，发动机安装支架可移动地设置于各轨道，保证在平台甲板的中间位置安装完发动机后，可以利用轨道将发动机支架和安装于发动机支架的发动机一同移动至发射位。

在一个实施例中，半潜式平台下部设有用于蓄水的浮箱，向浮箱内蓄水可以增加所述半潜式平台的重力，进而增加半潜式平台底部与碎石层的摩擦力，保证将半潜式平台沉入海底后稳定的设置于碎石层。

在上述实施例中，为增加半潜式平台在海水中的稳定性，可以使半潜式平台通过固定锚牢固地设置于碎石层。浮箱或者半潜式平台的底部与碎石层接触的部分还设有防滑层，进一步保证发动机试车时半潜式平台可以更加稳定地设置于碎石层。

同时参见图2、图3和图4，在一个实施例中，半潜式平台2为“凹”字型结构，且具有内凹特征的一侧朝向大海，相对的另一侧贴近混凝土堤1设置。在“凹字形”半潜式平台的两个向外延伸的位置分别设有避雷塔6和停机坪7，并在靠近混凝土堤1的位置设有作为试车过程测量和办公场所的测控设备间8，且在“凹字形”半潜式平台的向内凹的位置设置轨道以及发动机试车位。为试车人员和试车过程的安全考虑，整个试车台的平台甲板外围还设有护栏600。

由于本实用新型的近海岸航天发动机试车台停靠设置在岛礁或者较偏僻的海岸区域，因此直升机停机位主要应用于在发生爆炸等不安全事故时，作为应急救援使用。由于近海岸区域比较空旷，为了避免试车台的设备设施被雷击中损坏，所以在远离推进剂罐组的位置设置了避雷塔。

进一步地，轨道铺设于“凹字形”半潜式平台内凹位置。在轨道长度方向上的一端靠近所述混凝土堤，设置发动机试车位的另一端靠近海水设置，并在轨道附近靠近混凝土堤的位置设置推进剂储罐。为保证整个半潜式平台的平衡稳定，当需要在“凹字形”半潜式平台上设置多条轨道时，可以将多条轨道分别对称设置于“凹字形”半潜式平台内凹位置的两侧。

本实用新型的近海岸航天发动机试车台在遇恶劣天气等必须移动位置时，可以通过排水减轻自重的方式移动该发动机试车台。而本实用新型的试车台可使用自带动力的半潜式平台或者不自带动力的半潜式平台。

例如，半潜式平台还具有在需要移动位置时为其提供动力的动力系统，用于转移试车台时为半潜式平台提供移动的动力，增加移动速率。半潜式平台的平台甲板上还设有用于为发动机降温的喷水设施，喷水设施的抽水机构设置于海水内，喷水机构设置于发动机试车位附近。整个试车台是消防用水也可以直接采用海水。

本实用新型的近海岸航天发动机试车台，填补了目前海上发动机热试车设备研制的技术空白，解决了陆上发动机试车过程噪声大、选址难、基建投资大的问题。

本实用新型的以上任意一个实施例中的试车台建设在近海岸岛礁位置，如果更改建设(或停泊)位置为其他海岸区域，只在海岸上进行简单的基建施工，属于本申请的保护范围。

本申请试车台的半潜式平台不具备自航能力，如将方案中半潜式平台改为自航式或配备其他辅助设备，均属于本申请的保护范围。

本实用新型的上述实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本实用新型实施例的近海岸航天发动机试车台通过在半潜式平台上模块化布局设计发动机试验测控设施以及试车人员所需生活设施，试车台上的消防和发动机降温等直接取用海水，方便简单且成本低。

本实用新型通过将半潜式平台蓄水沉入近海区域的海床上，可以有效利用附近岛礁等地理资源优势，利用海水对发动机喷出的高温燃气进行降温，明显降低了初期投资成本。相比于陆上试车台方案，本实用新型的近海岸航天发动机试车台不需要建设导流槽结构，大大降低了基建投资。同时，实现了发动机及安装支架可以移动至发射位，满足了试车前后和试车过程的工作需要。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种近海岸航天发动机试车台，设置于铺设在近海砂石的碎石层上，其特征在于，包括：设置于碎石层的混凝土堤和半潜式平台；所述半潜式平台的一侧靠近所述混凝土堤设置，相对的另一侧朝向海水设置；

所述半潜式平台包括潜入海水设置的下部和露出海水设置的上部；所述半潜式平台上部的平台甲板至少设置推进剂储罐、发动机安装支架、以及至少一条用于转移发动机的轨道；

所述轨道由海岸朝向海水铺设于所述平台甲板中间位置；所述推进剂储罐设置于所述轨道附近，用于为设置于所述轨道的发动机提供推进剂；

安装于所述发动机安装支架的发动机沿所述轨道移动到试车位后，发动机的喷管朝向海水设置，保证试车过程中产生的高温燃气直接喷向海水。

2.根据权利要求1所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述轨道包括由海岸朝向海水铺设于所述平台甲板中间位置的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道与所述第二轨道平行设置；所述推进剂储罐设置于所述第一轨道与所述第二轨道附近，用于为设置于所述第一轨道和所述第二轨道的发动机提供推进剂。

3.根据权利要求2所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述推进剂储罐包括卧式燃料储罐和立式燃料储罐；在所述第一轨道和所述第二轨道远离试车位的一端设置卧式燃料储罐，作为液体推进剂短期存储使用，同时在所述第一轨道与所述第二轨道的外侧设置立式燃料储罐，作为液体推进剂在试车过程中的存储使用。

4.根据权利要求3所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，各轨道之间至少间隔6米，以避免各发动机同时试车时互相干扰。

5.根据权利要求4所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述发动机安装支架可移动地设置于各轨道。

6.根据权利要求1所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述半潜式平台下部设有用于蓄水的浮箱；向所述浮箱内蓄水以增加所述半潜式平台的重力，进而增加与碎石层的摩擦力。

7.根据权利要求6所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述半潜式平台通过固定锚设置于碎石层，且所述浮箱与碎石层接触的部分还设有防滑层，保证发动机试车时所述半潜式平台稳定地设置于碎石层。

8.根据权利要求1至7任一项所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述半潜式平台为“凹”字型结构，且具有内凹特征的一侧朝向大海，相对的另一侧贴近所述混凝土堤设置；在所述“凹字形”半潜式平台的两个向外延伸的位置分别设有避雷塔和停机坪，在靠近所述混凝土堤的位置设有测控设备间。

9.根据权利要求8所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述轨道铺设于所述“凹字形”半潜式平台的中间内凹位置，且所述轨道在其长度方向上的一端靠近所述混凝土堤，另一端靠近海水；在所述轨道附近靠近所述混凝土堤的位置设置所述推进剂储罐。

10.根据权利要求9所述的近海岸航天发动机试车台，其特征在于，所述半潜式平台还具有在需要移动位置时为其提供动力的动力系统；所述半潜式平台的平台甲板上还设有用于为发动机降温的喷水设施；所述喷水设施的抽水机构设置于海水内，喷水机构设置于发动机试车位附近。

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